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Lern mehrElektrischer leitender Masterbatch ist ein modifiziertes Material, das das ursprünglich isolierende Polymermaterial leitfähig oder antistatisch macht, indem leitende Füllstoffe (z. B. Carbonschwarz, Kohlenstoffnanoröhren, Metallpulver usw.) in Kunststoffsubstrate (wie PP, PE, PA usw.) dispergieren. Sein Kernprinzip beruht auf dem Perkolationseffekt (Perkolationstheorie) des leitenden Füllstoffs und der Bildung leitender Netzwerkketten.
Die Leistung des leitenden Masterbatch hängt hauptsächlich vom Typ, Inhalt und Dispergierbarkeit des Füllstoffs ab. Zu den gängigen leitenden Füllstoffen gehören:
(1) Kohlenstofffüller
Carbon Black: Niedrige Kosten erzielen Leitfähigkeit, indem sie eine kontinuierliche leitende Netzwerkkette bildet, aber eine hohe Additionsmenge (15%~ 30%) kann die mechanischen Eigenschaften beeinflussen.
Kohlenstoffnanoröhren (CNT): niedrige Additionsmenge (1%~ 5%) mit hohem Aspektverhältnis, um ein dreidimensionales leitendes Netzwerk zu bilden, das für hochdarstellende Anwendungen (wie EMI-Abschirmung) geeignet ist.
Graphen: Ultrahohe Leitfähigkeit, aber schwer zu zerstreuen und hohe Kosten.
(2) Metallfüller
Silberpulver/mit Silber beschichtetes Kupfer: Hervorragende Leitfähigkeit, in hochwertigen elektronischen Geräten verwendet, aber teuer.
Nickelpulver/Aluminiumpulver: EMI -Anwendungen (Elektromagnetische Abschirmung), gute Oxidationsbeständigkeit.
(3) Verbundfüller
CO2 -Schwarz -Kohlefaser: Gleichgewichtskosten und Leistung, verbessern Sie die mechanische Festigkeit.
Metallbeschichtungsfüller: wie silberbeschichtete Glasperlen reduzieren die Metallverwendung.
(1) Perkolationsschwelle
Wenn der leitende Füllstoff eine bestimmte Konzentration (kritischer Wert) erreicht, wird zwischen den Partikeln ein kontinuierlicher leitender Pfad gebildet, und der Widerstand fällt stark ab (wie in der Abbildung gezeigt).
Zum Beispiel: Die Perkolationsschwelle von Carbonschwarz in PE beträgt etwa 15%~ 20%, während CNT nur 1%~ 3%benötigt.
(2) Bildungsmethode der leitenden Netzwerkkette
Direkte Kontaktleitung: Füllstoffpartikel sind in direktem Kontakt (z. B. Carbon -Schwarz -Agglomerate). Tunneleffekt: Wenn der Abstand zwischen Nanokala-Füllstörungen (wie CNT) extrem klein ist, können Elektronen "springen" und übertragen und Strom auch ohne direkten Kontakt leiten.
Faktor | Auswirkungen | Optimierungsmethode |
---|---|---|
Füllart Typ | Carbonschwarz ist kostengünstig, erfordert jedoch eine hohe Belastung, während CNTs effizient, aber schwer zu zerstreuen sind | Wählen Sie basierend auf Bedürfnissen (z. B. Metallfüller für die EMI -Abschirmung) |
Füllhalterinhalt | Der Widerstand stabilisiert sich, nachdem die Perkolationsschwelle überschritten wird | Bestimmen Sie das optimale Verhältnis durch Experimente |
Dispersionseinheitlichkeit | Agglomeration verursacht lokalisierte Leitfähigkeitsprobleme | Verwenden Sie Kopplungsmittel oder Hochschalen-Mischprozesse |
Matrixpolarität | Polarharze (z. B. PA) dispergieren leichter Füllstoffe | Wählen Sie kompatible Trägerharze |
Verarbeitungstechnik | Hohe Temperaturen können Füllstoffe oxidieren | Steuerungstemperatur und Schraubgeschwindigkeit |
Antistatische Verpackung: Elektronische Komponenten, Pharmapackung (um zu verhindern, dass statischer Strom Staub adsorbiert).
Elektromagnetische Abschirmung (EMI): Mobiltelefongehäuse, elektronische Automobilkomponenten.
Elektronische Geräte: Leiterplatten, Sensoren, flexible Elektroden.
Industriefeld: Förderbänder (antistatisch), Bergbausepipelines (explosionssicher) .